Импульсный стабилизатор напряжения Советский патент 1993 года по МПК G05F1/56 H02M3/335 

СЛ

С

Использование: в источниках питания, в частности для питания интегральных схем. Сущность изобретения: устройство содержит МДП-транзистор 1 с индуцированным n-каналом, дроссель 2, конденсатор 3, резистор 5 и оптопару, светодиод 6 которой использован в качестве коммутирующего диода, а фотодиод 7 включен между истоком и подложкой МДП-транзистора 1. В устройстве обеспечено надежное запирание МДП- транзистора 1 и устранена возможность возникновения вторичного пробоя в нем, что приводит к повышению надежности. За счет малых потерь энергии как в статическом, так и в динамическом режимах реализуется повышенный КПД устройства. 1 ил.

F 4

со ел

О 10 О

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации напряжений, например, для питания интегральных схем.

Целью изобретения является повышение КПД и надежности работы импульсного стабилизатора напряжения.

На чертеже представлена принципиальная схема импульсного стабилизатора напряжения, содержащая МДП-транзистор с индуцированным п-каналом 1, дроссель 2, конденсатор 3, включенный на нагрузку 4, резистор 5, оптрон, состоящий из светодио- да 6 и фотодиода 7. Резистор 5 является токоограничительным элементом. Плюсовой выходной вывод подключен к первой обкладке конденсатора 3, катоду светодио- да 6 и плюсовой шине входного напряжения/Минусовой выходной вывод подключен к второй обкладке конденсатора 3 и первому выводу дросселя 2, второй вывод которого подключен к стоку МДП-транзистора 1 и аноду светодиода 6. Минусовая шина входного напряжения подключена к истоку МДП-транзистора 1 и аноду фотодиода 7, катод которого подключен к подложке МДП- транзистора 1 и второму выводу резистора 5. Клемма управления подключена к затвору МДП-транзистора 1 и первому выводу резистора 5.

На клемму управления необходимо подавать управляющие сигналы (как в аналогах и прототипе) со схемы управления (на чертеже не показана), основой которой является ,2.

Устройство работает следующим образом. При подаче входного напряжения и поступлении на клемму управления положительного импульса Uynp открывается МДП-транзистор 1 и биполярная п-р-п структура в нем. При этом ток будет протекать через дроссель 2 в нагрузку и конденсатор 3. При достижении заданного значения выходным напряжением устройства на клемму управления посту пит (со схемы управления) отрицательное (нулевое) напряжение. В этом режиме МДП-транзистор 1 и его биполярная n-p-п структура закрываются. Энергия, запасенная в дросселе реверсирует полярность напряжения на нем, вызывая протекание тока через свето- диод 6. Напряжение на нагрузке 4 определенное время будет практически равно заданному значению, а при незначительном снижении приведет снова к появлению положительного Uynp И Т.Д.

При протекании тока через светодиод 6 им излучаются кванты света, которые попадая на фотодиод 7, порождают в нем фото-ЭДС, поскольку он работает в фотогальваническом (вентильном) режиме, т.е. как солнечная батарея. Это вентильное напряжение на кремниевом фотодиоде примерно равно 0,7 В и знаком минус приложено к подложке (базе) МДП-транзистора 1, что обеспечивает его (и особенно n-p-п структуры) формированное закрывание. Запертое состояние биполярной п-р-п структуры будет поддерживаться в течение

всего промежутка времени, когда протекает

ток в светодиоде 6.

Поскольку мощные МДП-транзисторы обладают значительно более высоким быстродействием, чем биполярные, то сначала в

МДП-транзисторе 1 будет переключаться МДП-структура, а уже затем биполярная. В результате динамические потери устройства будут определяться МДП-транзистором и скажутся небольшими. Основным недостатком мощного МДП-транзистора является более высокое остаточное напряжение в открытом состоянии(по сравнению с биполяр- ным транзистором), что приводит к повышенным потерям в статическом режиме для МДП-устройств. В предлагаемом ус. тройстве в статическом открытом состоянии

именно биполярная n-p-п структура будет

шунтировать МДП-структуру, в результате

чего и будут иметь место лишь малые потери

энергии, обусловленные малым остаточным напряжением n-p-п транзистора. Таким образом, за счет малых потерь энергии как в статическом, так и динамическом режимах реализуется повышенный КПД устройства.

Поскольку вентильное напряжение фотодиода 7 смещает в обратном направлении (запирает) р-n переход исток-подложка МДП-транзистора 1, то в нем имеет место закрытое состояние биполярной п-р-п

структуры, коллектором которой является

область стока, эмиттером - область истока, а базой - подложка. Тот факт, что в устройстве отрицательное напряжение на подложке (базе) обеспечивает запертое состояние

5 n-p-р структуры (при запертом МДП-транзисторе 1), а, следовательно, устраняет возможность возникновения вторичного пробоя о МДП-транзистора 1, и определяет повышение надежности стабилизатора,

0 Формула изобретения

Импульсный стабилизатор напряжения, содержащий МДП-транзистор с индуцированным n-каналом, исток которого подключен к минусовому входному выводу,

5 дроссель, первый вывод которого соединен с первым выводом конденсатора и минусовым выходным выводом, а второй вывод подключен к стоку МДП-транзистора и к аноду диода, катод которого и второй вывод конденсатора подключены к плюсовому вы

ходному выводу, соединенному с плюсовымденного оптрона, анод фотодиода которого входным выводом, и резистор, первый вы-подключен к истоку МДП-транзистора, а вод которого подключен к выводу для под-катод - к подложке МДП-транзистора и к ключения источника управляющеговторому выводу резистора, затвор МДП- сигнала, отличающийся тем, что, с5 транзистора соединен с выводом для подцелью повышения КПД и надежности, в ка-ключения источника управляющего честве диода использован светодиод вве-сигнала.